CN103002680A - 异种材料复合机壳的制造方法及其成品 - Google Patents

Abstract

一种异种材料复合机壳的制造方法，包含一个以高分子材料射出成型具有凸起轴柱的边框的射出成型步骤、一个将纤维预浸材料堆叠压合成具有皿状孔的平板的堆叠压合步骤、一个将边框与平板以凸起轴柱及皿状孔对位套接的对位套接步骤，及一个热熔压凸起轴柱使其成嵌合于皿状孔的铆接头的热熔压接步骤，借由铆接头与皿状孔的紧密嵌合使不同材料构成的边框与平板连接成一体，借此，可以改善目前用射包连接异种材料成机壳时成品尺寸不稳定或出现结构凸起的问题，也可以改善用胶合连接时强度不足的困扰。本发明还提供一种异种材料复合机壳。

Description

异种材料复合机壳的制造方法及其成品

技术领域

本发明涉及一种机壳的制造方法，特别是涉及一种由异种材料构成的异种材料复合机壳的制造方法。

背景技术

参阅图1，自结构而言，3C电子产品的机壳1包含一片板体11、一个由该板体11周缘延伸的壳壁12，及形成在该壳壁12的螺孔101、散热孔102、电组件连接用穿孔103(例如I/O孔、USB孔)，和内部电线的固定插销104，而由构成的材料区分，大致可分为复合材料、金属合金材料及高分子材料等三类。其中，由复合材料构成的机壳是用堆叠的纤维预浸材料模压后成型，优点是质轻、强度高，具有特殊的质感，常用于高单价的产品中，但缺点是模压成型后的成品只能是平板或稍具弧度的板件，同时，机壳所需具备的例如固定用的螺孔、内部电线的固定插销、散热孔、电组件穿孔(例如I/O孔、USB孔)等，由于无法模压成型，必须再以刀具进行钻孔、裁切等后续加工，以及另外成型螺孔、固定插销后再胶黏结合，而刀具加工容易造成复合材料起毛边及脱层，造成产品不良失败，胶黏除了连接强度不高之外，更会增加例如点胶、溢胶去除等制程而增大了人工和材料成本。

因此，中国台湾第M331441号「复合材结合塑料材结构」专利案提出先热压成型复合材料平板，并配合以塑料射出成形骨架(Frame)、具有螺孔101的螺纹柱(Boss)，或盖体(Bezel)…等较细小结构，使塑料射出的构件与复合材料平板相结合的技术，解决上述的问题。但是，因为塑料的热膨胀系数相对高于复合材料，同时，塑料与复合材料的分子架构及性质也不相同，因此，射出成型的塑料冷却收缩时会造成在已固化不收缩的复合材料与塑料间的接口产生冷却应力，而导致平板中间凸起的整个机壳变形，无法做出符合产品需求的机壳。

由上述说明可知，如何改善由复合材料为主体构成的机壳的制作方法，是业者努力的方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制程简单、制作成本低的由异种材料构成的异种材料复合机壳的制造方法。

此外，本发明的另一目的在于提供一种结构稳定不变形的异种材料复合机壳。

于是，本发明异种材料复合机壳的制造方法包含一个射出成型步骤、一个堆叠压合步骤、一个对位套接步骤，及一个热熔压接步骤。

该射出成型步骤用高分子材料射出成型一个边框，使该边框具有一个第一框壁、一个自该第一框壁周缘向外延伸的第二框壁，及多个分别自该第一框壁一体凸伸的凸起轴柱。

该堆叠压合步骤将多个堆叠的纤维预浸材料成型成一片平板，使该平板具有一个内板面、一个相反于该内板面的外板面，及多个分布于周边并自该内板面向该外板面成型的皿状孔。

该对位套接步骤将该平板以该外板面周边贴触该第一框壁且使所述凸起轴柱对应地插入所述皿状孔中，而使该平板套设于该边框上。

该热熔压接步骤热熔压所述凸起轴柱使所述凸起轴柱顶端部分熔融，而令所述凸起轴柱能在冷却固化后，形成多个分别嵌合容置于对应的所述皿状孔中且顶面与该内板面共面的铆接头，进而使该平板与该边框连接成一体。

本发明异种材料复合机壳的制造方法的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳地，该射出成型步骤成型的边框还具有至少一个选择性地形成在该第一框壁或该第二框壁上的螺孔、散热孔、电组件连接用穿孔，或固定插销。

较佳地，该堆叠压合步骤成型的该平板的所述皿状孔分别包括一个连接该外板面的小孔径部，及一个连接该内板面且口径大于该小孔径部的大口径部。

较佳地，该热熔压接步骤是用一台熔融机的一组加热板热熔压该边框的第一框壁的所述凸起轴柱。

再者，本发明一种异种材料复合机壳，包含一片平板，及一个边框。

该平板具有一个内板面、一个相反于该内板面的外板面，及多个相间隔地自该内板面向该外板面成型的皿状孔。

该边框由热膨胀系数不同于该平板的高分子材料构成，具有一个供该平板的外板面贴触的第一框壁、一个自该第一框壁周缘向外延伸的第二框壁，及多个分别自该第一框壁一体凸伸并分别对应嵌合容置于所述皿状孔的铆接头，所述铆接头的顶面与该平板的内板面共面，借所述铆接头与所述皿状孔而使该边框与该平板连接成一体。

本发明异种材料复合机壳的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳地，该平板是由多层堆叠的纤维预浸材料热压合成型。

较佳地，所述皿状孔分别包括一个连接该外板面的小孔径部，及一个连接该内板面且口径大于该小孔径部的大口径部。

较佳地，该边框的第一框壁或第二框壁上还包括至少一个螺孔、散热孔、电组件连接用穿孔，或固定插销。

本发明的有益效果在于：分别以最适当的方式成型边框与平板后，以边框的凸起轴柱与平板的皿状孔对位套接并热熔压凸起轴柱使其成嵌合于皿状孔的铆接头，而使不同材料构成的边框与平板连接成一体，不但改善目前用射包连接异种材料成机壳时成品尺寸不稳定或出现结构凸起的问题，也可以改善用胶合连接时强度不足的困扰，更进一步降低制程、材料与人工成本。

附图说明

图1是立体剖面图，说明现有3C产品的机壳；

图2是流程图，说明本发明异种材料复合机壳的制造方法的较佳实施例；

图3是立体剖视图，说明由本发明异种材料复合机壳的制造方法的较佳实施例制作出的一个异种材料复合机壳；

图4是立体图，说明本发明异种材料复合机壳的制造方法的较佳实施例的射出成型步骤时制作出的一个边框；

图5是立体图，辅助说明图4所示的边框结构；

图6是立体图，说明本发明异种材料复合机壳的制造方法的较佳实施例的堆叠压合步骤时制作出的一片平板；

图7是立体剖视图，辅助说明图6所示的平板结构；

图8是立体分解图，说明本发明异种材料复合机壳的制造方法的较佳实施例的对位套接步骤；

图9是立体剖视图，说明实施本发明异种材料复合机壳的制造方法的较佳实施例的对位套接步骤后，该平板与该边框套接在一起的态样；及

图10是立体剖视图，说明实施本发明异种材料复合机壳的制造方法的较佳实施例的热熔压接步骤时，以熔融机的加热板热熔压凸起轴柱的情形。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

参阅图2、3、7，本发明异种材料复合机壳的制造方法的较佳实施例包含一个射出成型步骤21、一个堆叠压合步骤22、一个对位套接步骤23，及一个热熔压接步骤24，用以制作出如图3所示的异种材料复合机壳3。

先参阅图3，该异种材料复合机壳3包括一片由纤维预浸材料堆叠后用模具热压合成型的复合材料平板31，及一个用高分子材料射出成型的边框32，该平板31具有一个内板面311、一个相反于该内板面311的外板面312，及多个相间隔地自该内板面311向该外板面312成型的皿状孔313，每一皿状孔313包括一个连接该外板面312的小孔径部314，及一个连接该内板面311且口径大于该小孔径部314的大口径部315。

该边框32具有一个供该平板31的外板面312贴触的第一框壁321、一个自该第一框壁321周缘向外延伸的第二框壁322、多个分别自该第一框壁321一体凸伸并分别对应嵌合容置于所述皿状孔313中的铆接头323，及多个所需的螺孔101、散热孔102、电组件连接用穿孔103(例如I/O孔、USB孔)，和固定插销104，所述铆接头323的顶面与该平板31的内板面311共面，而借所述铆接头323与所述皿状孔313的彼此嵌固卡合而使该边框32与该平板31连接成一体。

参阅图2、图4、图5，本发明异种材料复合机壳的制造方法的较佳实施例实施时，先进行该射出成型步骤21，用例如塑料等高分子材料，依现有的射出成型过程成型出该边框32，该边框32具有一个第一框壁321、一个自该第一框壁321周缘向外延伸的第二框壁322、多个分别自该第一框壁321一体凸伸的凸起轴柱324，及多个所需的螺孔101、散热孔102、电组件连接用穿孔103(例如I/O孔、USB孔)，与固定插销104等构件。

参阅图2、图6、图7，接着进行该堆叠压合步骤，将多个堆叠的纤维预浸材料用模具热压合成型制造出该平板31，使该平板31具有一个内板面311、一个相反于该内板面311的外板面312，及多个分布于周边并自该内板面311向该外板面312成型的皿状孔313，所述皿状孔313的数量、位置分别对应该边框32的凸起轴柱324；每一个皿状孔313分别包括一个连接该外板面312的小孔径部314，及一个连接该内板面311且口径大于该小孔径部314的大口径部315，且该每一皿状孔313的容积实质等于该凸起轴柱324的体积。另外，要注意的是本堆叠压合步骤22也可以与该射出成型步骤21同步实施。

参阅图2、图8、图9，制得该边框32及平板31后即实施该对位套接步骤23，将该平板31以该外板面312周边贴触该第一框壁321且使所述凸起轴柱324对应地插入所述皿状孔313中，而使该平板31套设于该边框32上。

参阅图2、图10、图3，最后进行该热熔压接步骤24，用一台熔融机(图未示出)的一组加热板4热熔压该边框32的第一框壁321的所述凸起轴柱324，而使所述凸起轴柱324顶端部分熔融(这里所指的顶端部分是指所述凸起轴柱324自所述皿状孔313凸伸出的端部)，而令所述凸起轴柱324能在冷却固化后，形成多个分别嵌合容置于所述皿状孔313中且顶面与该内板面311共面的铆接头323，而使该平板31与该边框32连接成一体，完成如图3所示的异种材料复合机壳3。

由上述的较佳实施例说明可知，本发明主要是将3C产品的机壳解构成由纤维预浸材料热压合构成的平板31，以及可用高分子材料射出成型包括例如螺孔101、固定插销104、散热孔102、电组件连接用穿孔103等细小且不可或缺的构件的边框32两部分，并在分别成型制作后，以边框32上的凸起轴柱324穿设于平板31的皿状孔313中，最后热熔所述凸起轴柱324凸伸出的部分并压合，待熔融的凸起轴柱324再固化而成铆接头323后，该平板31与该边框32即可借着铆接头323与皿状孔313的配合彼此连接成一体，如此，不但可以克服传统上以射包连接方式将塑料、复合材料两种不同材料构成的对象结合在一起时，因塑料与复合材料的热膨胀系数不同而导致的冷却收缩变形的问题，同时，另外一些原本必须以胶合方式结合的细小结构(固定插销、螺孔)及机壳所需的特征孔洞(散热孔、I/O孔、USB孔)也可于制作边框时即简单射出成型制作出来，不但可以节省大量的制程、人工、材料成本，且与胶合方式相比结构稳定性更好。

综上所述，本发明异种材料复合机壳的制造方法，是将复合材料构成的平板与高分子材料射出成型的边框相结合，用边框上的凸起轴柱自体热铆接而与平板的皿状孔结合为一体，不但能保有两结构间的结合强度，也能分别以大量生产的方式提升产能，同时解决现有将复合材料与塑料射包在一起后的收缩造成产品翘曲变形的质量不良问题，不但能有效提升尺寸精度与结构稳定度，更能节省大量的制程、人工、材料成本，确实能达成本发明的目的。

Claims (8)

1.一种异种材料复合机壳的制造方法；其特征在于：

该制造方法包含：

一个射出成型步骤，用高分子材料射出成型一个边框，使该边框具有一个第一框壁、一个自该第一框壁周缘向外延伸的第二框壁，及多个分别自该第一框壁一体凸伸的凸起轴柱；

一个堆叠压合步骤，将多个堆叠的纤维预浸材料成型成一片平板，使该平板具有一个内板面、一个相反于该内板面的外板面，及多个分布于周边并自该内板面向该外板面成型的皿状孔；

一个对位套接步骤，将该平板以该外板面周边贴触该第一框壁且使所述凸起轴柱对应地插入所述皿状孔中，而使该平板套设于该边框上；及

一个热熔压接步骤，热熔压所述凸起轴柱使所述凸起轴柱顶端部分熔融，而令所述凸起轴柱能在冷却固化后，形成多个分别嵌合容置于对应的所述皿状孔中且顶面与该内板面共面的铆接头，进而使该平板与该边框连接成一体。

2.根据权利要求1所述的异种材料复合机壳的制造方法，其特征在于：该射出成型步骤成型的边框还具有至少一个选择性地形成在该第一框壁或第二框壁上的螺孔、散热孔、电组件连接用穿孔，或固定插销。

3.根据权利要求1所述的异种材料复合机壳的制造方法，其特征在于：该堆叠压合步骤成型的该平板的所述皿状孔分别包括一个连接该外板面的小孔径部，及一个连接该内板面且口径大于该小孔径部的大口径部。

4.根据权利要求1所述的异种材料复合机壳的制造方法，其特征在于：该热熔压接步骤是用一台熔融机的一组加热板热熔压该边框的第一框壁的所述凸起轴柱。

5.一种异种材料复合机壳，包含一片平板，及一个边框，该平板具有一个内板面，及一个相反于该内板面的外板面，该边框具有一个第一框壁，及一个自该第一框壁周缘向外延伸的第二框壁；其特征在于：

该平板还具有多个相间隔地自该内板面向该外板面成型的皿状孔，该边框由热膨胀系数不同于该平板的高分子材料构成，且还具有多个分别自该第一框壁一体凸伸并分别对应嵌合容置于所述皿状孔的铆接头，所述铆接头的顶面与该平板的内板面共面，借所述铆接头与所述皿状孔而使该边框与该平板连接成一体。

6.根据权利要求5所述的异种材料复合机壳，其特征在于：该平板是由多层堆叠的纤维预浸材料热压合成型。

7.根据权利要求5所述的异种材料复合机壳，其特征在于：所述皿状孔分别包括一个连接该外板面的小孔径部，及一个连接该内板面且口径大于该小孔径部的大口径部。

8.根据权利要求5所述的异种材料复合机壳，其特征在于：该边框的第一框壁或第二框壁上还包括至少一个螺孔、散热孔、电组件连接用穿孔，或固定插销。

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